用户接口单元、电子设备和制造方法技术

公开了一种针对电子设备的用户接口单元，所述用户接口单元包括二维电容型传感器结构，其中电容型传感器结构包括角部传感器元件的阵列，每一角部传感器元件包括在其区域上方的电容器，电容型传感器结构还包括中心传感器元件，所述中心传感器元件布置在角部传感器元件之间并包括在中心传感器元件区域上方的电容器。此外，还公开了一种相应电子设备以及一种用于制造针对电子设备的用户接口单元的相应方法。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及针对电子设备的用户接口单元。此外，本公开涉及相应的电子设备和制造针对电子设备的用户接口单元的方法。
技术介绍
当前在社会活动中广泛应用诸如智能卡的电子设备。例如，可以将智能卡用作电子身份(eID)卡。然而，用户端对这种eID卡的接受度仍是较低的。尽管eID卡由于它们的密码能力而相对安全，然而它们通常配备有适于输入用户凭证的用户接口(即，所谓的“认证接口”)。因此，大多数eID用户仍通过个人计算机和膝上型计算机输入他们的PIN码，这样增加了被诸如Trojans和键值记录器(key-logger)程序的恶意软件拦截其凭证的风险。已知的将认证接口集成到智能卡中。例如，EP2667156A1描述了一种用于确定对象位置的电容型位置传感器系统，其中对象位于电容型位置传感器系统的敏感区域内，并改变布置在对象下方的电容器的电容。电容型位置传感器系统包括第一多个感测元件，每个感测元件包括：第一电容器，具有第一电极和第二电极，其中每个第一电极通过开关耦接到电压源以便形成切换电容滤波器，其中第二电极被耦接为形成感测线；感测单元，其中感测单元适于感测对感测线上存在的电荷量加以表示的电压电平；以及控制单元，其中控制单元适于向与第一电极耦接的每个开关施加驱动信号。在一个积分周期中，与第一电极相耦接的一部分开关接通，从而由第一驱动信号驱动第一电容器的一部分，其中感测单元适于感测对第一电容器的一部分的电荷量总<br>和加以表示的电压电平，接通的开关的数目至少是两个。控制单元适于通过分析多个积分周期的多个感测电压电平的结果，来确定对象的位置。这种电容型位置传感器系统是基于触摸的用户接口的示例，可以将基于触摸的用户接口嵌入在智能卡中。仍然难以制造具有嵌入式认证接口的多功能eID卡。例如，通常必须使用需要VIA的双侧内衬(inlay)(即，两层之间的接触)，并使用大量传感器端子。希望使用较少数目的传感器端子，继而需要较少的接口来与处理模块相连，从而减少成本并提高可靠性和工作寿命。可以通过减少嵌入在认证接口中的传感器数目来实现减少传感器终端的数目。例如，认证接口可以基于较简单的2x2的传感器阵列，如图1A所示。然而，在该情况下，认证接口的可用区域相对较小，如图1B所示。因此，在这种接口的制造要求和性能要求之间存在冲突。图1A和1B示出了传统的用户接口单元。图1A示出了包括多个电容传感器102a、102b、102c、102d的用户接口单元100。电容传感器102a、102b、102c、102d被布置在尺寸为2×2的传感器阵列中。图1B示出了图1A所示的用户接口单元100的可用区域104。在这种用户接口单元中，通常通过向针对传感器阵列中的每个传感器确定的活动级应用重心计算，来获得对象(例如用户手指)的位置。然而，外部传感器在它们外围存在盲区，在盲区内，位置的改变不会导致改变测量到的活动级。通常，每个维度中盲区的尺寸是该维度中传感器的尺寸减去手指的尺寸。当应用诸如重心公式的加权函数时，得到的位置仅在全部传感器区域的一部分中是有效的。本文将得到的位置是有效位置的区域称作“可用区域”。可用区域是被所有传感器覆盖的全部区域减去所有传感器的盲区，如图1B的黑点所示。对于2x2传感器阵列，如图1B所示，可用区域的尺寸可以是传感器阵列的总尺寸的1/4。对于3x3传感器阵列，可用区域的尺寸通常可以是传感器阵列的总尺寸的4/9。更多传感器通常导致更大的可用区域。例如，对于4x4传感器，可用区域的尺寸可以是传感器阵列的总尺寸的9/16。然而，增加数目的传感器导致更多传感器信号，这通常需要更长的捕获和处理时间，因此，需要更多能量。此外，在每个维度上类似阵列的传感器结构的尺寸为3或更多个的情况下，内部传感器可能通过信号交错或VIA而发生接触。因此，可能需要具有VIA的两层内衬，这样会增加制造成本并减少用户接口的实用性。此外，需要双面内衬的传感器结构可能不支持诸如通过银墨打印制造的经济型内衬，而经济型内衬通常是一些智能卡制造商所需要的。在其它电子设备(诸如，用于控制消费设备、白色家用电器和车辆部件的控制器)中存在相似问题。
技术实现思路
公开了一种针对电子设备的用户接口，所述用户接口单元包括二维电容型传感器结构，其中电容型传感器结构包括角部传感器元件的阵列，每一角部传感器元件包括在角部传感器元件区域上方的电容器，其中电容型传感器结构还包括中心传感器元件，布置在角部传感器元件之间并包括在中心传感器元件区域上方的电容器。在示意性实施例中，在每个维度上相邻角部传感器元件的相应电容器朝着彼此延伸，从而在它们之间限定了至少一个中间区，被相应电容器覆盖的所述中间区或每个中间区的面积具有相应固定比率，其中在两个维度上的中间区之间限定了至少一个中心区(centralregion)，所述中心区或每个中心区的区域由中心传感器元件的电容器覆盖。在另一示意性实施例中，中心传感器元件为大体八边形或大体矩形。在另一示意性实施例中，每一个电容器具有第一电极和第二电极，其中第一电极专用于包括相应电容器的传感器元件，其中第二电极是公共信号电极。在另一示意性实施例中，通过从相邻角部传感器单元延伸的电容器的相互交叉的第一电极，来限定所述至少一个中间区。此外，公开了一种包括所述类型用户接口单元的电子设备，所述电子设备还包括：处理单元，用于处理由用户接口单元产生的传感器信号；以及多个信号线，用于将来自所述用户接口单元的传感器信号发送到所述处理单元，其中电容器中的每一个与信号线之一相连，电容器中的每一个被布置为产生传感器信号之一，并通过所述信号线之一将所述传感器信号之一发送到处理单元。在另一示意性实施例中，所述处理单元布置为执行向由用户接口单元产生的传感器信号施加加权函数的计算机程序。在另一示意性实施例中，所述电子设备还包括用于无线通信的无线通信模块和环形天线，其中所述无线通信模块包括集成天线跨接(cross-over)，所述集成天线跨接包括：无线通信模块的第一天线端子，位于天线回路的外部；以及无线通信模块的第二天线端子，位于天线回路的内部。在另一示意性实施例中，所述处理单元和所述无线通信模块被包括在单片集成电路中。在另一示意性实施例中，所述用户接口单元和所述环形天线被集成在单层印刷电路板中。在另一示意性实施例中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对电子设备的用户接口单元，所述用户接口单元包括二维电容型传感器结构，其中电容型传感器结构包括角部传感器元件的阵列，每一角部传感器元件包括在其区域上方的电容器，其中电容型传感器结构还包括中心传感器元件，所述中心传感器元件布置在角部传感器元件之间并包括在中心传感器元件的区域上方的电容器。

【技术特征摘要】
2014.12.15 EP 14197905.41.一种针对电子设备的用户接口单元，所述用户接口单元包括
二维电容型传感器结构，其中电容型传感器结构包括角部传感器元件
的阵列，每一角部传感器元件包括在其区域上方的电容器，其中电容
型传感器结构还包括中心传感器元件，所述中心传感器元件布置在角
部传感器元件之间并包括在中心传感器元件的区域上方的电容器。
2.根据权利要求1所述的用户接口单元，其中在每个维度上相
邻角部传感器元件的相应电容器朝着彼此延伸，从而在相邻角部传感
器元件之间限定至少一个中间区，被相应电容器覆盖的所述中间区或
每个中间区的面积具有相应固定比率，其中在两个维度上的中间区之
间限定了至少一个中心区，所述中心区或每个中心区的面积被中心传
感器元件的电容器覆盖。
3.根据权利要求1或2所述的用户接口单元，其中所述中心传
感器元件具有大体八边形形状或大体矩形形状。
4.根据任一前述权利要求所述的用户接口单元，其中每一电容
器具有第一电极和第二电极，其中第一电极专用于包括相应电容器的
传感器元件，第二电极是公共信号电极。
5.根据任一前述权利要求所述的用户接口单元，其中通过从相
邻角部传感器单元延伸的电容器的相互交叉第一电极，来限定所述至
少一个中间区。
6.一种包括根据任一前述权利要求所述的用户接口单元的电子
设备，所述电子设备还包括：
处理单元，用于处理由用户接口单元产生的传感器信号；以及
多个信号线，用于将来自所述用户接口单元的所述传感器信号发
送到所述处理单元，
其中电容器中的每一个与信号线之一相连，电容器中的每一个被
布置为产生传感器信号之一，并通过所述信号线之一将所述传感器信
号之一发送到处理单元。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述处理单元布置为

\t执行向由用户接口单元产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·苏瓦尔德，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL